NOVEDADES TECNOLGICAS PARA UNA POSCOSECHA DE PRECISIN

Ricardo Bartosik, Diego de la Torre, Bernadette Abada

EEA INTA Balcarce

bartosik.ricardo@inta.gob.ar

Introduccin

El hombre comenz a almacenar granos desde tiempos ancestrales, junto con el comienzo

de la civilizacin. La primera evidencia de almacenamiento de granos data del 9500 ac, en el

valle del ro Jordan en oriente medio. El grano se almacenaba en los espacios que quedaban

entre edificaciones precarias utilizadas como vivienda. Cerca del 8500 ac se registran

indicios de almacenamiento de granos en el interior de las viviendas y, para el 7500 ac, ya se

construan cuartos especiales para tal efecto. A partir de all la tecnologa del

almacenamiento de granos evolucion en diferentes partes del mundo. Desde cuevas

cavadas en el suelo y roca a construcciones elevadas de madera, piedra o adobe fueron

desarrolladas de acuerdo a los materiales disponibles y las condiciones climticas del lugar.

Los egipcios descubrieron los beneficios del almacenamiento en atmsferas modificadas sin

conocer an su modo de accin. Tanto griegos, romanos y persas, como culturas orientales

y de la amrica precolombina fueron perfeccionando y adaptando las tcnicas antiguas de

almacenamiento (Figura 1). El almacenamiento de granos constitua una de las bases del

podero econmico de los tiempos antiguos.

Figura 1. Izq. Imgenes de actividades rurales en el antiguo Egipto, incluyendo el

almacenamiento de granos. Der. Arte griego del 800 ac que muestra un sistema de

almacenamiento de granos.

Los adelantos en materia de almacenamiento son lentos y los principios bsicos de un buen

almacenamiento permanecen vigentes desde tiempos inmemoriales: grano sano, seco,

limpio y libre de plagas. Sin embargo, el desarrollo de la ingeniera y, en particular en los

ltimos tiempos, de la informtica y las comunicaciones, abren espacio para innovaciones

tecnolgicas que se ajustan a las necesidades de la sociedad de los tiempos modernos:

mayor calidad, sanidad e inocuidad en los granos, menor impacto ambiental de las

actividades humanas, menor consumo de energa, mayor seguridad para los trabajadores de

la industria y disponibilidad de informacin al instante para tomar mejores decisiones son los

aspectos destacados de las innovaciones tecnolgicas de los ltimos tiempos. El presente

artculo recorre algunas de las innovaciones que potencialmente pueden tener un impacto en

el sistema agroindustrial argentino en los prximos aos.

Balanzas extractoras

La empresa Balanzas Hook ha desarrollado un sistema de pesado que se coloca en la vena

de granos de una extractora (Figura 2, izq.). Este sistema permite tener una medida

suficientemente precisa de la cantidad de mercadera que se extrae de un silobolsa. En un

panel se muestran los kilogramos extrados del silobolsa, acumula en memoria la cantidad de

kilogramos extrados del silobolsa, informa kilogramos por segundo que se extraen del

silobolsa en tiempo real, permite ingresar una cantidad de kilogramos a cargar y advierte a

travs de una alarma cuando se est alcanzando la cantidad deseada (Figura 2, der.).

Figura 2. Rosca de descarga de una extractora de granos mostrando la ubicacin de la

balanza de flujo en la boca de descarga y tablero de informacin de la mencionada balanza.

La misma empresa desarroll una lnea de balanzas para tolvas autodescargables que

tambin permiten controlar el movimiento de mercaderas (Figura 3).

Figura 3. Diagrama de la balanza de una tolva autodescargable.

Monitoreo con CO2 Silobolsas

El INTA, junto con la empresa Silcheck, desarrollaron un novedoso sistema de monitoreo de

las condiciones de almacenamiento de granos en silobolsa basado en la medicin de CO2.

La concentracin de CO2 est relacionada a la actividad biolgica, por lo que a mayor

actividad biolgica (hongos, insectos, granos en descomposicin, etc) mayor concentracin

de CO2. Cada bolsa a monitorear se identifica con una tarjeta de radio frecuencia (RFID), la

cual se pega a la bolsa. El operario activa el medidor de CO2 porttil con la tarjeta RFID y

toma 10 mediciones de CO2 cada 6 m a lo largo de la bolsa (Figura 4, izq.). Al finalizar la

jornada el operario descarga los datos de CO2 de todas las bolsas monitoreadas y las enva

a travs de internet a un servidor donde se procesa la informacin. En el servidor se

comparan los valores de CO2 medidos con valores referenciales y se conforma un ndice de

riesgo de almacenamiento. Si un determinado sector de la bolsa alcanza un riesgo elevado,

entonces se manda un mensaje de alarma (va SMS, e-mail, fax, etc) al dueo de la bolsa. A

su vez, se genera un reporte que se puede revisar a travs de la web (Figura 4, der.). Este

sistema permite identificar de manera rpida y sencilla bolsas con riesgo de almacenamiento.

Adems, en una sola pantalla el dueo de las bolsas puede tener acceso a informacin

adicional, tal como la ubicacin geogrfica de cada una de las bolsas, la cantidad de grano

almacenada, la calidad del grano, etc, por lo que constituye una importante herramienta de

logstica.

Figura 4. Izq. Equipo porttil de medicin de CO2 tomando una muestra de gas de una bolsa.

Der. Pantalla de acceso al sistema de informacin con el detalle de las bolsas que estn bajo

monitoreo de un determinado usuario.

Monitoreo con CO2 Silos y Celdas

Durante un proceso de descomposicin de los granos se produce una intensa respiracin,

siendo los principales productos de la respiracin, calor y CO2. La termometra se basa en

detectar el calor generado por la descomposicin de los granos, mientras que otra alternativa

sera medir la produccin de CO2.

En un desarrollo conjunto entre la Universidad de Purdue (EEUU) y la empresa BinTech se

ha desarrollado un sistema de monitoreo de silos (BinSpector) en base a esta tecnologa. El

sensor de CO2 se monta en el techo del silo, junto con una fuente de energa y un sistema de

transmisin de datos (Figura 5). El sensor monitorea la concentracin de CO2 en el espacio

areo del silo y detecta incrementos en la concentracin del gas que evidencian actividad

biolgica en la masa de granos. Este sistema se puede monitorean de manera on-line

resultando un excelente complemento a la medicin por termometra. El INTA se encuentra

en estos momentos desarrollando un equipo de monitoreo de silos y celdas mediante la

medicin con CO2.

Figura 5. Equipo de medicin de CO2 que se instala en la parte superior de un silo con el

correspondiente panel solar, batera y equipo de comunicacin remota.

Monitoreo de humedad

Los cables de temperatura son elementos tradicionales de cualquier sistema de

almacenamiento de granos a nivel mundial. Estos sistemas permiten tener un mapa de la

temperatura del grano en el interior de silos y celdas con el objeto de detectar focos de

calentamiento y para monitorear el frente de avance de la aireacin de granos. La empresa

Canadiense OPI Systems desarrollo un sistema complementario en el que, en lugar de

colocar sensores de temperatura se colocan sensores de humedad (Figura 6). Estos

sensores miden la humedad relativa del aire intergranario y, mediante un algoritmo, se

calcula la humedad del grano. Este sistema se integra al control de los ventiladores y permite

manejar la aireacin para acondicionar por humedad una determinada masa de granos.

Figura 6. Cable con sensores de humedad relativa que se instalan en silos y celdas para

monitorear la humedad del granos almacenado en diferentes estratos.

Monitoreo de plagas mediante luz lser

La empresa OPI Systems desarrollo un

sistema de trampas de insectos que

tienen incorporado un dispositivo laser en

el extremo. La trampa, simular a una

trampa de cada o pitfall que se utiliza

para monitorear insectos de manera

manual, se inserta en la masa de granos.

Los insectos cuando estn activos tienen

gran movilidad por lo que, en su

deambular en la masa de granos,

eventualmente caen en la trampa.

Cuando el insecto cae interrumpe un haz

de luz lser que registra el ingreso del

insecto (Figura 7). A su vez, de acuerdo

al tamao del insecto, la interrupcin del

lser puede ser mayor o menor, por lo

que tambin puede estimar el tipo de

insecto atrapado. La informacin es

transmitida a travs de diferentes medios

a un servidor y procesada. El usuario,

dueo de la mercadera, puede acceder

a la informacin y visualizar la evolucin

de la poblacin de insectos en un

determinado silo, como as tambin tener

una estimacin del tipo de insecto

presente.

Figura 7. Trampa de cada equipada con dispositivo laser para deteccin e identificacin

automtica de insectos.

Monitoreo de plagas mediante reconocimiento de imgenes

Otra opcin para el monitoreo y reconocimiento de plagas de granos almacenados es a

travs de sistemas de reconocimiento de imgenes. En este caso se colocan trampas en

el exterior de la masa de granos, a las cuales se les pone algn tipo de atractivo (ej.

grano). Las trampas estn dotadas de un detector de movimiento y de un dispositivo de

captura de imgenes (web cam). Cuando un insecto ingresa a la trampa y es detectado

por el movimiento se toma una imagen. Esta imagen es enviada mediante sistema de

comunicacin inalmbrico a un servidor en el cual se instal un software de

reconocimiento de imgenes especialmente entrenado en reconocer insectos. La imagen

arriba al servidor en donde se reconoce al insecto y se registra la trampa. El usuario

dueo de la mercadera puede acceder a su base de datos de manera on-line y revisar la

evolucin de la poblacin de insectos (cantidad y tipo de insectos) para, eventualmente,

tomar decisiones de manejo ms acertadas.

Monitoreo y Control Secado con Aire Natural / Baja Temperatura

El INTA, en colaboracin con la empresa Relevar, desarroll un novedoso sistema de

secado en silo con aire natural / baja temperatura (AN/BT). Este sistema de secado,

especialmente recomendado para el secado de granos de alto valor y que son sensibles a

los daos que producen los sistemas de secado tradicionales, tales como el maz

pisingallo, el maz para molienda seca y arroz entre otros.

El sistema est compuesto por un silo

con piso plano, totalmente perforado, que

garantiza una adecuada distribucin del

aire, un ventilador de gran capacidad, un

quemador con llama variable y un

controlador (Figura 8). El controlador

tiene un sofisticado algoritmo que le

permite aprovechar al mximo las

condiciones climticas y, cuando es

necesario, enciente automticamente el

quemador y regula su temperatura. El

usuario solo debe indicar la humedad

inicial y la humedad final deseada y el

sistema automticamente llevar toda la

masa de granos a una condicin de

humedad final a travs de un secado

muy suave y uniforme que garantiza la

preservacin de la calidad. Adems de

las mencionadas ventajas, este sistema

es muy eficiente en cuanto al consumo

de energa, tanto elctrica como calrica.

El sistema de secado inteligente tambin

puede ser monitoreado y controlado a

travs de la web, por lo que el

responsable de la operacin de secado

puede monitorear a ajustar las

condiciones de funcionamiento desde

cualquier lugar sin tener necesidad de

acercarse al silo.

Figura 8. Silo secador inteligente desarrollado por INTA para el secado de granos de

calidad. Detalle del silo, ventilador, quemador y unidad de control con conexin remota.

AireAr

El INTA desarroll una novedosa aplicacin para el dimensionamiento y seleccin de

ventiladores de aireacin de granos denominada AireAr (Figura 9). La creacin de esta

aplicacin intenta subsanar un dficit en las herramientas para el dimensionamiento y

seleccin de ventiladores de aireacin. Los agentes involucrados en el manejo de granos

en la poscosecha a nivel nacional frecuentemente se encuentran sin las herramientas

bsicas de ingeniera que los pueden asistir en la hora de decidir la compra de un nuevo

sistema de aireacin. Otras veces, cuando se decide la ampliacin de una instalacin de

acopio (silo), no se tiene certeza sobre el efecto de la ampliacin en la performance del

ventilador (ej: incrementar la altura del silo). Productores, acopiadores y amplios sectores

de la agroindustria nacional compran sistemas de aireacin que no terminan satisfaciendo

los requerimientos de caudal de aire, sufriendo en consecuencia cuantiosas prdidas de

calidad de granos.

AireAr tambin es una ayuda para los fabricantes y proveedores de sistemas de aireacin,

ya que ellos encontrarn en el AireAr una herramienta para mostrar a sus potenciales

clientes las caractersticas de sus sistemas. Finalmente, los profesionales de la

poscosecha de granos encontrarn en el AireAr una herramienta de ingeniera con la que

podrn brindarle un mejor asesoramiento a sus clientes. Recientemente el programa

AireAr fue expandido para tambin incluir los clculos relacionados al dimensionamiento

de los conductos de distribucin de aire en el interior de los silos y celdas, como as

tambin para calcular las mermas fsicas de peso de la mercadera ante cambios en el

contenido de humedad.

Al programa se puede acceder desde la siguiente pgina web:

http://online.inta.gov.ar:8080/aireAr/login.jsp

Figura 9. Arriba izq. Captura de la pantalla del programa airear. Der. Grfico de caudal

para diferentes alturas del silo seleccionado. Abajo izq. Diagrama de un sistema de

conductos de aire para un silo. Der. Esquema de una celda y clculo de las dimensiones

de los conductos para las diferentes secciones de la misma.

Atmsferas Modificadas

El control de insectos y preservacin de granos con atmsferas modificadas es una

tecnologa muy estudiada y de probada efectividad. Sin embargo, hasta el momento no se

ha instalado como una alternativa real al control qumico de insectos debido a la dificultad

de generar un sistema lo suficientemente hermtico que permita contener a los gases, a

la necesidad de contar con sistemas sofisticados de control de inyeccin y mantenimiento,

al costo, a la falta de ejemplos prcticos de implementacin a gran escala entre otras

http://online.inta.gov.ar:8080/aireAr/login.jsp

causas. Sin embargo, la creciente presin de los consumidores para tener alimentos cada

vez ms sanos e inocuos evitando el uso de insecticidas tradicionales, la presin para

reducir el impacto ambiental del uso de agroqumicos, como as tambin al desarrollo

reciente de materiales de sellado, sistemas de generacin y sistemas de control de gases

han creado nuevas oportunidades para esta tecnologa.

Silobolsas

El INTA ha desarrollado una tecnologa para la inyeccin de CO2 en silobolsas con el

objeto de controlar el 100% de los insectos plagas de granos almacenados (Figura 10).

Para ello se arma un silobolsa en un terreno alisado y se hace un termosellado en ambos

extremos. Se hace un test de hermeticidad en la bolsa y se verifica su aptitud para la

inyeccin del gas. Luego se inyecta el gas hasta lograr una concentracin cercana al

80%, la cual se mantiene durante unos 10 das sin tener que reponer el gas. En estos

momento el INTA se encuentra refinando esta modalidad de control de insectos para

hacerla ms eficiente y obtener una alternativa de control para granos de alto valor, tales

como maz pisingallo, productos orgnicos, arroz, cebada, etc absolutamente libre de

residuos de pesticidas.

Figura 10. De izq a der. Termosellado de los extremos del silobolsa. Test de hermeticidad

de la bolsa mediante la prueba de vaco. Sistema de inyeccin de CO2 en un silobolsa.

Silos y Celdas Hermetizadas

La clave para la implementacin de atmsferas controladas (AC) en silos y celdas de gran

escala es la hermeticidad (Figura 11). Nuevos desarrollo de materiales con alta barrera a

los gases (plsticos, selladores siliconados, etc) han permitido ampliar las posibilidades

de implementacin de las AC a gran escala. Existen adems nuevos desarrollos que

permiten la generacin de N2 de alta pureza en el mismo sitio de inyeccin a travs del

filtrado del aire ambiente (sistemas PSA), lo cual constituye una alternativa a la inyeccin

de gases (N2 o CO2) a travs de tanques y vaporizadores. Hoy en da la tecnologa de

control de insectos en base a AC se utiliza en silos, celdas, barcos, barcazas y

contenedores en diferentes partes del mundo.

Figura 11. Arriba izq. Sistema PSA de generacin de N2 (Pressure Swing Absorption).

Der. Tanque de con CO2 lquido y vaporizador para inyectar gas en el interior de un silo.

Abajo izq. Silos de cemento bajo tratamiento con atmsferas modificadas. Der. Barcaza

con grano tratada con atmsfera modificada.